（计算机系统结构专业论文）一种层次化web+services服务查找方案uddih的设计与实现.pdf

中国科学技术大学硕士学位论文 摘要 摘要 w e bs e r v i c e s 作为一种新的分布式计算技术，凭借其平台无关性、消息导向 性和协议可组性等特点，从其一出现就迅速得到了工业界的青睐，并且形成了多 个国际性组织研究和制定各种规范、协议来规范其发展。该技术中的一个核心问 题是如何发现、描述和集成服务，由u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n d i s c o v e r y , a n d i n t e g r a t i o n ) 规范来解决，该规范定义了r e g i s t r y ( 注册中心) 来存储查找服务所需要 的各种信息。目前u d d i 实施环境中，存在各种r e g i s t r y ，它们为广大用户或企 业内部提供服务注册和查找，但这些r e g i s t r y 间不能相互操作，它们的信息也不 能共享。从服务查找需求的变化和u d d i 规范的发展趋势可以看出，目前研究热 点和所要解决的问题是如何将各r e g i s t r y 合理有效地组织起来，整合它们的信 息。本文针对该问题进行了以下几个方面的研究。 本文首先给出了研究的背景。介绍了w e bs e r v i c e s 技术、u d d i 规范，包括 w e bs e r v i c e s 技术的定义、发展现状和理念，u d d i 规范的基本概念、原理等； 简要交代了折半查找算法，给出了我们的改进方案的基调：合理组织r e g i s t r y ， 快速查找服务。 其次，分析了服务查找方面的相关工作。总结了国内外关于服务查找研究的 特点，着重分析两个服务查找研究项目，并讨论了它们的思想能否被借鉴到我们 的改进方案中。 然后，详细分析了现有各个版本的u d d i 规范。阐述了u d d i 规范的基本概 念，随后以版本发展顺序分析了各个版本的优缺点。目的是把握u d d i 规范的发 展趋势，为我们的改进方案指明方向。 接着，给出了基于u d d i 规范的服务查找改进方案：u d d i h ( u d d i h i e r a r c h y ) 。分析了现有u d d i 实施环境中关于服务查找的需求和特点；检查了 现有u d d i 规范中对这些新需求的实现情况；最后给出了u d d i h 设计方案，从 数据结构、r e n s t r y 间互操作等方面详细描述了该方案。 最后，给出了u d d i h 设计方案的一个具体实现，并对系统的功能做出了分 析，证明该方案确实可以比较好的解决r e g i s t r y 间互操作和信息共享问题。 关键词：w e bs e r v i c e s ；u d d i ；r e g i s t r y ；信息共享；层次化组织；u d d i h 中国科学技术大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t a san e wd i s t r i b u t e dc o m p u t i n gt e c h n o l o g y , w e bs e r v i c e sa t t r a c t sa t t e n t i o no f i n d u s t r ys i n c ei ta p p e a r e di n2 0 01w i t hm a n ya d v a n t a g e s n o ws o m ei n t e r n a t i o n a l g r o u p sa n do r g a n i z a t i o n sa r ef o u n d e dt or e s e a r c ha n dc o n s t i t u t ev a r i o u sp r o t o c o l sa n d s p e c i f i c a t i o n st os p e c i f yi t sd e v e l o p e m e n t ac r i t i c a lp r o b l e mi nw e bs e r v i c e si sh o w t od i s c o v e r , d e s c r i b ea n d i n t e g r a t es e r v i c e si no p e nn e t w o r k se n v i r o n m e n t w e c h a l l e n g et h ep r o b l e mb yi n t r o d u i n gu d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n ，d i s c o v e r y , a n d i n t e g r a t i o n ) s p e c i f i c a t i o n i td e f i n e sr e g i s t r yt os t o r ei n f o r m a t i o nf o rs e a r c h i n g s e r v i c e s i nc u r r e n tu d d id e p l o y m e n t e n v i r o n m e n t ，p u b l i cr e g i s t r i e s l i k eu b r c o e x i s tw i t hm a n yp r i v a t er e g i s t r i e s ，b u tt h e yc o u l d n ti n t e r a c tw i t he a c ho t h e r , n o r s h a r ei n f o r m a t i o n b u tw i t ht h ep o p u l a t i o no fw e bs e r v i c e sa n dt h e c h a n g eo f r e q u i r e m e n ti ns e r v i c es e a r c h i n g ，w en e e dt h o s er e g i s t r i e s t oi n t e r a c ta n de x c h a n g e i n f o r m a t i o n t h i st h e s i sf o c u s e so nt h i sf a c e t w et r yt op r e s e n ta p r o p e rs c h e m eb a s e d o nc u r r e n tu d d i s p e c i f i c a t i o nw h i c hc o u l do r g a n i z er e g i s t r i e sh i e r a r c i a l l yt oi n t e g r a t e i n f o r m a t i o na n dm a k eu s e r sf i n ds e r v i c e sm o r eq u i c k l ya n d c o r r e c t l y t h i st h e s i sf i r s ts h o w sr e s e a r c hb a c k g r o u n do fo u rr e s e a r c hw o r k ，i n c l u d i n gt h e i n t r o d u c t i o nf o rw e bs e r v i c e s ，i t sd e v e l o p m e n ts t a t u sa n d ：c h a r a c t e r i s t i c s ，t h eb a s i c c o n c e p ta n dp r i n c i p l ei nu d d is p e c i f i c a t i o n ，a n de t c 。a f t e rt a l k i n ga b o u tt h eb i n a r y s e a r c ha l g o r i t h m ，w eg i v eo u tt h ed i r e c t i o no fo u rs c h e m e o r g a n i z i n gr e g i s t r i e s h i e r a r c h i c a l l y t h e nt h et h e s i s a n a l y s e st h er e l a t e dw o r k sa b o u ts e r v i c es e a r c h i n gi no p e n n e t w o r k se n v i r o n m e n t w ec o n c l u d et h e f e a t u r e so ft h o s ep r o je c t sa n dp a ym o r e a t t e n t i o nt ot w os e r v i c es e a r c h i n gs y s t e m s ：v e g ag r i ds y s t e ma n dm e t e o r - sw s d i w eh a v ea l s oc a r e f u l l yc h e c k e dt h r e ev e r s i o n so fu d d i s p e c i f i c a t i o n s w ew a n tt o h o l dt h ed e v e l o p i n gt r e n do ft h es p e c i f i c a t i o nw h i c hc o u l dd i r e c to u r r e s e a r c h a r e rt h a t ，w eb r i n gf o r w a r do u rs c h e m ec n l e du d d i h ，a l li m p r o v e ds e r v i c e s e a c h i n gs p e c i f i c a t i o nb a s e do nu d d is p e c i f i c a t i o nf o r o r g a n i z i n gr e g i s t r y h i e r a r c h i c a l l y f i n a l l y , w eg i v eo u ta ni m p l e m e n t a t i o no fu d d i h ，a n da n a l y s e f u n c t i o n si nt h es y s t e mt o c e r t i f yt h a tt h ei m p r o v e ds p e c i f i c a t i o nc o u l dr e s o l v et h e p r o b l e mi ni n f o r m a t i o ns h a r i n ga n di n t e r a c t i o na m o n gr e g i s t r i e sw e l l k e y w o r d s ：w e bs e r v i c e s ；u d d i ；r e g i s t r y ；i n f o r m a t i o ns h a r i n g ；h i e r a r c h y ； u d d i h i i 中国科学技术大学硕士学位论文 图表目录 第一章绪论 图表目录 图1 1w e bs e r v i c e s 协议栈3 图2 - 1 v e g a 资源空间模型8 图2 2 v e g a 中的资源定位技术- 网格路由器9 图2 3 m w s d i 基本原理1 0 图2 - 4 x t r o 定义1 0 表3 - 1 u d d i 规范历史1 2 图3 1 u d d i 中数据结构之间的关系1 9 图3 2 u d d i 中数据结构的u m l 图2 0 图3 - 3u d d iv e r s i o n3 的策略定义2 2 图4 - 1 r e g i s t r y 问交互的情景2 8 图4 - 2 u d d i h 中r e g i s t r y 的层次化组织3 2 图5 一l u d d i h 的操作流程3 8 图5 2 u d d i h 中数据库设计4 1 图5 3 u d d i - h 系统登录界面4 3 图5 - 4 查找b u s i n e s s e n t i t y 的系统界面4 4 ( a ) 输入所需查询的b u s i n e s s e n t i t y 名称4 4 ( b ) 显示所有满足输入条件的结果4 4 图5 u d d i - h 发布界面4 5 ( a ) 输入需要发布的b u s i n e s s e n t i t y 信息一4 5 ( b ) 发布成功后返回界面4 5 图5 - 6 u d d i h 系统删除界面4 6 ( a ) 输入需要删除的b u s i n e s s e n t i t y 名称4 6 ( b ) 显示所有符合输入参数的结果4 6 ( c ) 删除成功后返回界面4 6 图5 - 7 u d d i h 系统中用户登录界面4 8 ( a ) 用户登录界面4 8 ( b ) 登录成功欢迎界面4 8 图5 8 r e g i s t r y 间的层次组织图4 9 图5 - 9 订阅操作界面5 0 ( a ) 输入订阅内容5 0 ( b ) 显示所有符合条件的订阅内容5 0 ( c ) 订阅操作成功界面5 0 v 中国科学技术大学硕士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 网络的普及和随之而来的各种分布式计算需求给分布式系统领域带来了勃 勃的发展生机。最近五年来涌现出了各种分布式计算技术，从m i c r o s o f t 的 d c o m 1 、c o m + 2 、d o tn e t 3 ，到s u n 的r m i 4 、r m i - i i o p 5 、j 2 e e 6 ， o m g ( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ) 的c o r b a 7 等等。但同时也造成了一种割据局 面：不同厂商支持不同技术，不同技术之间又彼此兼容性不高。这种结果违背了 分布式系统的理念：网络中各种分散资源之间的共享。在2 0 0 1 年出现了一种新 的分布式计算技术w e bs e r v i c e s 8 1 。它凭借其平台无关性、消息导向性和协议可 组性等特点迅速得到了工业界的青睐 9 】，各大口厂商之间的意见也达到了空前 统一，都推出了各自支持w e bs e r v i c e s 技术的产品，形成了多个国际性组织来研 究和制定各种规范、协议以规范其发展。目前形成了从消息传递规范 s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c 0 1 ) j 1 0 1 ，到服务描述语言规范w s d l ( w e b s e r v i c e sd e s c r i p t i o nl a n 鲥a g e ) 1 1 ，到服务描述、发现和集成规范u d d i 规范 1 2 等一系列规范和协议。 w e bs e r v i c e s 建立在面向服务( s e r v i c eo r i e n t e d a r c h i t e c t u r e ，s o a ) 1 3 的架构 之上，其主要思想是将网络中的各种资源都看做s e r v i c e 0 艮务) ，利用已有服务来 搭建自己所需要的大型复杂应用。其中的关键问题就是如何在开放的网络环境中 将各种无序的资源有序的组织起来、消除信息及资源孤岛、方便用户寻找到其所 需要的各种服务。诚然，如果w e bs e r v i c e s 技术中不支持服务描述、发现和集成 等技术的话，期望利用它达到调用服务和利用现有服务来组合新应用的目标就成 为空谈，也失去了其本身最吸引人的亮点。所以在w e bs e r v i c e s 的一整套规范和 协议中特别制定了关于服务描述、发现和集成规范u d d i 。希望通过这个规范来 达到上面所提到的服务查找目的。 u d d i 规范目前的最新版本是u d d iv e r s i o n3 1 1 4 1 。从其版本发展历史，我 们可以看出人们对w e bs e r v i c e s 服务查找的认识过程，以及对其产生的新需求。 到底人们对服务查找有哪些需求及其需求的变化趋势，现有u d d i 规范能否满足 这些需求，还需要对此规范做哪些改进，这就是这篇文章所要探讨的内容。 1 1 研究背景 1 1 1w e bs e r v i c e s 简介 1 1 1 1 什么是w e bs e r v i c e s 关于w e bs e r v i c e s 存在着多种定义，在此我们引用w 3 c ( w o r l dw i d ew e b c o n s o r t i u m ) q b 关于它的定义 1 5 。 第1 页 中国科学技术大学硕士学位论文 第一章绪论 aw e bs e r v i c ei sas o f t w a r e s y s t e md e s i g n e d t o s u p p o r ti n t e r o p e r a b l e m a c h i n e t o m a c h i n ei n t e r a c t i o no v e ran e t w o r k i th a sa ni n t e r f a c ed e s c r i b e di na m a c h i n e p r o c e s s a b l ef o r m a t ( s p e c i f i c a l l yw s d l ) o t h e rs y s t e m si n t e r a c tw i t ht h e w e bs e r v i c ei nam a n n e rp r e s c r i b e db yi t s d e s c r i p t i o nu s i n gs o a pm e s s a g e s ， t y p i c a l l yc o n v e y e du s i n gh t t pw i t ha nx m l s e r i a l i z a t i o ni nc o n j u n c t i o nw i t ho t h e r 、b r e l a t e ds t a n d a r d s 即，一个w e bs e r v i c e 服务是一个软件应用，通过网络来支持机器间的互操 作。接口通过机器可处理的格式来描述，特别是w s d l 。系统间的交互通过s o a p 消息来传递。整个w e bs e r v i c e s 技术由一整套协议来规范。 总之，w e bs e r v i c e s 基于服务的观点，将所有的资源都抽象成服务，提供统 一的调用方法，屏蔽了因为系统平台不同、协议和规范不同给分布式计算应用所 带来的各种不利因素，使得用户可以很方便地调用网络中的各种w e bs e r v i c e s 服务，从而达到了资源共享的目的。 1 1 1 2w e bs e r v i c e s 的发展现状 w e bs e r v i c e s 技术从2 0 0 1 年产生到现在的五年时间里，经历了巨大的变化， 主要体现在所采用的协议和规范上。关于w e bs e r v i c e s 协议和规范主要由各大r r 厂商联合几个国际标准化组织来研究和制定，这些组织有w 3 c 、 o a s i s ( o r g a n i z a t i o nf o rt h ea d v a n c e m e n to fs t r u c t u r e di n f o r m a t i o ns t a n d a r d s ) 和 w s i ( w e bs e r v i c e s i n t e r o p e r a b i l i t yo r g a n i z a t i o n ) ，它们从工业界观点和学术界观 点研究未来w e b 应用所需要的各种技术和规范。 w e bs e r v i c e s 的各种规范可以分为如下几类 1 6 】：x m ls p e c i f i c a t i o n s ( 定义 x m l 语言规范) 、m e s s a g i n gs p e c i f i c a t i o n s ( 消息格式规范) 、s e c u r i t y s p e c i f i c a t i o n s ( 安全规范) 、r e l i a b l em e s s a g i n gs p e c i f i c a t i o n s ( 可靠消息规范) 、 t r a n s a c t i o ns p e c i f i c a t i o n s ( 事务处理规范) 、m e t a d a t as p e c i f i c a t i o n s ( 元数据规范) 、 m a n a g e m e n ts p e c i f i c a t i o n s ( 管理规范) 、d i s c o v e r ys p e c i f i c a t i o n s ( 服务查找规范) 、 b u s i n e s sp r o c e s ss p e c i f i c a t i o n s ( 商业处理规范) 。这些规范都是基于x m l 来描述 的。由于涉及到的规范太多，这里我们只对几个常用并且重要的规范进行了解说。 x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 1 0 ( t h i r de d i t i o n ) ：可扩展置标语言， 是s g m l 的子集。它是一套定义语义标记的规则，这些标记将文档分成许多部 件并对这些部件加以标识。它也是元标记语言，即可以用来定义其他与特定领域 有关的、语义的、结构化的标记语言的句法语言。通过定义各种规则，计算机之 间就可以处理包含各种信息的文章了【1 7 ； s o a p ( s i m p l eo b j e c t a c c e s sp r o t o c 0 1 ) 1 2 ：简单对象访问协议。协议定义了 用于在系统之间进行通讯的标准x m l 消息的格式。由于该消息格式已标准化并 基于x m l 标准，因此可使用s o a p 在多种计算机体系结构、语言和操作系统之 第2 页 间进行消息交换 1 0 1 。 w s d l ( w e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) ：w e bs e r v i c e s 服务定义语言。 用x m l 文档来描述w e bs e r v i c e s 服务的标准，是服务接1 5 1 定义语言。描述的信 息有如何获得该服务，该服务支持哪些操作，需要哪些参数，及该服务所返回的 结果。w s d l 在一个可被读取或可由机器处理的x m l 文档中提供所有这些信息 1 1 】。 、 u d d i m n i v e r s a ld e s c r i p t i o n ，d i s c o v e r y , a n di n t e g r a t i o n ) ( t h i r de d i t i o n ) ： 服务描述、发现和集成规范。通过建立r e g i s t r y 存储w e bs e r v i c e s 服务查找信息， 这包括提供该服务的公司、调用地址和参数，以及该服务所遵循的各种规范等信 息。用户通过访问r e g i s t r y 就能得到所需服务的各种调用信息，从而调用该服务。 关于该规范的详细内容将在1 1 ：2 和第3 章中做详细的描述 1 4 】。 b p e l 4 w s ( b u s i n e s sp r o c e s se x e c u t i o nl a n g u a g ef o rw e bs e r v i c e s ) ：商业处 理执行语言。b p e l 提供了一种x m l 注释和语义，用于指定基于w e bs e r v i c e s 服务的业务流程行为。使用合作伙伴的交互方式，来定义该b p e l 4 w s 流程。合 作伙伴可以将服务提供给流程，也可以向流程请求服务，或者参与到流程的双向 交互中。b p e l 通过指定顺序来编排w 曲s e r v i c e s 服务，它还针对每个服务分配 了合作伙伴的责任。可以使用它来指定合作伙伴的公共接口和可执行流程的描述 【1 8 。 各种规范和协议在w e bs e r v i c e s 协议栈中的分布情况如图1 1 所示： d i s c o v e r y 】 c o m p o s i t i 。n 亘堑叵 匦至圄 s e r v i c e w s c l 队一阱洒n ! 基三砸盘 w s d l | io w l ss 。c c p 。n 。l ，x 啤厂五f n e t w o r k 1 1 1 3w e bs e r v i c e s 的理念 为什么会出现w e bs e r v i c e s ? 为什么它能从众多分布式技术中脱颖而出，得 到各大i t 厂商的青睐? 答案就是它实现了分布式计算的核心理念 1 9 1 ：资源的 共享和机器之间的互操作。随着网络技术和分布式系统的迅猛发展，人们不再一 味地追求本地机器的配置，而是开始寻求利用资源提供方提供的各种资源，如计 算资源、存储资源等，通过合理地组织来完成自己的任务。以往的一些分布式计 算技术都没有解决的一个问题就是跨操作系统平台，跨编程语言的机器间互操 第3 页 中国科学技术大学硕士学位论文第一章绪论 i l li i 作。造成了不同厂商支持不同技术，而不同技术之间又不能彼此兼容性，没有能 很好的完成资源共享的目的。而w e bs e r v i c e s 以其松散耦合、面向组件和跨技术 实现的特点，通过没有系统平台，编程语言限制的x m l 语言描述应用接口和进 行消息传递，很好的解决了资源共享和机器间互操作的问题 9 。 w e bs e r v i c e s 的另一个关键理念是其s o a 的架构 1 3 】。通过将各种功能、资 源抽象成服务；合理地运用已有的各种服务来完成复杂的，跨组织的大型任务， 这也是以往任何一种分布式计算技术所没有能解决的问题。 整个调用w e bs e r v i c e s 服务的过程可能是 1 5 ：首先服务的提供方以某种方 式发布自己所提供的服务，可以将服务发布到r e g i s t r y 中，或是以其他的方式告 诉使用者。当用户需要调用该服务时，他们可以在r e g i s t r y 中查找，得到所需服 务的各种调用信息。利用事先知道或者是查找到的服务调用信息，用户就可以调 用该服务了。整个过程因为遵循w e bs e r v i c e s 中的各种规范，所以不同的系统平 台、服务实现技术都可以相互交互。 1 ；1 2u d d i 规范 如何方便地调用已有服务，以及通过服务组合来完成我们需要的复杂任务， 其中的关键技术就是如何更快、更准确地描述、发现服务。在w e bs e r v i c e s 中这 是u d d i 规范所解决的问题，也是本文要研究的内容。在此，我们只给出该规范 的基本介绍，详细的描述将在第三章中给出。 u d d i 规范旨在给出一整套规定来描述每个w e bs e r v i c e s 服务，将它们按照 各种标识系统、分类系统进行标识和分类，同时存储如何调用这些服务的描述信 息，所有这些信息都存放在r e 酉s t r y 中。这样用户可以通过提供各种查询参数， 查询r e g i s t r y 中的服务信息，从而找到自己需要的w e bs e r v i c e s 服务，然后利用 服务描述文件，就可以直接调用该服务，或者是将该服务加入到一个更大的服务 中，作为其组成部分。 u d d i 规范中的关键概念是 1 4 ：r e g i s t r y 、几个重要的数据结构： b u s i n e s s e n t i t y 、b u s i n e s s s e r v i c e 、b i n d i n g t e m p l a t e 、t m o d e l ，以及用户和r e 百s t r y 之间交互的各种操作。这些内容将在第三章中详细描述。 1 1 3 搜索算法 既然谈到了查找，就不能不提到搜索算法。计算机科学中一个重要应用和研 究领域就是关于搜索算法的研究。由于计算机的存储能力越来越大，越来越安全， 加之各种存储系统的使用越来越方便，人们在日常生活和工作中几乎离不开存储 系统。这其中涉及到的一个问题就是如何将存储的数据查找出来使用。 目前有许多搜索算法：顺序查找法、折半查找、树形查找、哈希查找等等 2 0 。 其中值得我们关注的是折半查找算法。这是个非常古老而且易理解的算法：先确 第4 页 中国科学技术大学硕士学位论文第一章绪论 定待查记录所在的范围( 区间) ，然后逐步缩小范围直到找到或找不到该记录为 止。这个算法的实质就是利用已排好序的存储结构来快速的定位需要查找的数 据。该算法具有非常好的性能，平均查找时间为o ( 1 0 9 2 1 , 0 ，n 为元素个数。 推广一下该算法，合理地安排数据的存储结构，利用所查数据的特征进行查 找，是可以达到事半功倍的效果的。这种思想完全可以应用在w e bs e r v i c e s 的服 务查找中，合理地组织服务查找信息的存储结构，以此来达到快速，准确的服务 查找目的。这种思想会在第四章的u d d i h 的设计方案中得到具体体现。 1 2 问题的提出 从1 1 1 和1 1 2 的介绍可以看出服务查找技术是整个w e bs e r v i c e s 技术中的 核心组成部分。现在u d d i 规范已经得到了具体的实现，由m m ，m i c r o s o f t 等 几个大型i t 公司搭建了u b r ( u d d ib u s i n e s sr e g i s t r y ) 1 2 ，来充当u d d i 实施环 境中的r e g i s t r y 。而且各个i t 公司在其符合w e bs e r v i c e s 技术的产品中也都推出 了符合u d d i 规范的r e g i s t r y 软件 2 1 2 2 2 3 】，使客户可以搭建各自企业内部的 r e g i s t r y ( p r i v a t er e g i s t r y ) 2 4 ，供企业内部使用。随着这种情形的发展，现有的 u d d i 实施环境中，u b r 、p r i v a t er e g i s t r y 共存。并且存在着这些r e g i s t r y 间信 息共享和互操作的需求 2 5 ，在第三章中将有详细的分析。但是这种需求在现有 的规范中不能被满足。 本文就是在这样的一个背景和需求下进行研究的，试图利用各r e g i s t r y 间天 然的关系，层次化地组织r e g i s t r y ，并合理地定义它们之间的互操作，从而达到 r e g i s t r y 间信息共享和互操作的目的。 1 3 本文的主要工作 针对1 2 节中提出的问题，本文的主要工作为：详细给出了研究背景，提出 了研究问题；分析总结了目前国内外关于开放网络环境下的服务查找研究的特 点，并具体研究了两个服务查找系统实现；对现有u d d i 规范的各个版本做了仔 细的研究，得出该规范的发展趋势；研究了现有u d d i 实施环境中用户对于服务 查找的需求：r e g i s t r y 间的信息共享和互操作：在现有u d d i v e r s i o n3 规范的基 础上，设计了一种层次化r e g i s t r y 组织方案一u d d i h ( h i e r a r c h y ) ，并定义了 r e g i s t r y 间的互操作；最后给出了该方案的一个具体实现，并分析了该系统的功 能。 1 4 论文结构 本文共分为六章。第一章绪论：介绍研究背景，提出所研究的问题和本文的 主要工作和贡献。第二章开放网络环境中的服务查找：总结了国内外关于服务查 第5 页 中国科学技术大学硕士学位论文 第一章绪论 找领域的研究情况，详细介绍和分析了两个开放网络系统中关于服务查找的实 现。第三章u d d i 规范研究：详细介绍了u d d i 规范的发展情况，总结出服务查 找领域的发展趋势。第四章层次化r e g i s t r y 组织方案u d d i h ：分析并总结了现 有u d d i 实施环境中的服务查找需求，具体给出了一种层次化组织r e g i s t r y 方案 u d d i h ，定义了r e g i s t r y 间的互操作。第五章u d d i h 系统实现：给出了u d d i h 方案的个具体实现，对其功能做出了分析。第六章总结与展望：总结了本文 的研究成果，展望未来需要解决的问题。 第6 页 中国科学技术大学硕士学位论文第二章开放网络环境中的服务查找 第二章开放网络环境中的服务查找 目前的网络环境从早期相对静态的、面向特定组织和用户群体的封闭网络， 转变为可公共访问的、面向大量动态用户的开放网络。开放网络具有地理上广域 分布、开放性、动态性和自组织性等特点，主要有w e bs e r v i c e s 、g r i d 计算、p 2 p 计算等几种类型。 开放网络环境中的一个重要问题就是如何定位服务和资源，由于类型不同， 在相应网络环境中定位服务的方法也多种多样。网格环境和w e bs e r v i c e s 环境下 的服务查找，一般是提供一个或多个r e g i s t r y ( 注册中心) ，集中式管理各种服务 信息，用于已知r e g i s t r y 访问地址的情况：完全分布式p 2 p 环境下的资源查找， 由于其非中心性，没有集中的索引服务器，一般采用洪泛( f l o o d i n g ) 算法、宽度 优先算法、深度优先算法、或是它们的变体来查找资源，用于对环境中的服务分 布情况完全未知的情况。 本文主要研究w e bs e r v i c e s 环境下的，基于u d d i 规范的服务查找，研究如 何结合现有u d d i 实施环境的一些特点，合理地组织r e g i s t r y 和定义r e g i s t r y 之 间的互操作，使得服务查找能在多个r e g i s t r y 之间进行，r e g i s t r y 之间的信息能 够在最大的程度上得到共享。最终目的是让用户能够更加方便、快速、准确地在 改进后的u d d i 实施环境中查找到所需服务。 本章我们首先总结了关于w e bs e r v i c e s 环境下的服务查找有关研究项目的 特点；然后重点研究了网格和w e bs e r v i c e s 环境下的两个具体系统中关于服务查 找方面的相关实现，总结了它们的优缺点，分析在我们的u d d i 改进方案中能否 借鉴这些系统中关于服务查找的实现技术。 2 1 开放网络环境下的服务查找研究特点 国内外关于w e bs e r v i c e s 环境下的服务查找有很多的研究，如u x 2 7 、 m e t e o r s 2 6 ，这些研究总结起来有如下几个特点： 1 、研究r e g i s t r y 间的服务查找。也就是说关于服务的查找不再局限于一个 r e g i s t r y 中，而是研究如何在一个多r e g i s t r y 的环境中，进行r e g i s t r y 之间的查 找。几乎所有的项目都是。 2 、在多r e g i s t r y 的环境下，如何确定合适的r e g i s t r y 进行具体操作。一种 是通过p 2 p 技术：r e g i s t r y 间的服务查找所依赖的底层o v e r l a y 网络建立在p 2 p 技术的基础上，通过洪泛算法、宽度优先算法等算法确定发布r e g i s t r y 或查询 r e g i s t r y 【2 9 3 0 3 1 。另一种是通过将语义信息确定所需要的信息，将在第3 点 中详细描述。 第7 页 中国科学技术大学硕士学位论文第二章开放网络环境中的服务查找 3 、将s e m a n t i cw e b ( 语义网) 的概念引入到w e bs e r v i c e s 环境下的服务查找 中。通过定义合适的语义规则，根据用户提供的语义信息确定适合的r e g i s t r y 进 行具体操作 2 8 】 2 9 】 3l 】。 4 、研究如何组织r e g i s t r y 。认为r e g i s t r y 之间应该依据某种关系合理地组织 起来，以利于服务的查找和发布 2 6 1 1 3 6 1 。 本文主要研究第四点方面的工作。 2 2 织女星网格系统软件中的服务查找机制 织女星网格系统软件( v e g ag r i ds y s t e m ) 3 2 是中国科学院计算技术研究所 开发的具有自主知识产权的网格系统软件。该系统软件采用了面向服务( s e r v i c e o r i e n t e d a r c h i t e c t u r e ，s o a ) 的结构，将所有的资源都看成服务提供给用户。同时 该系统也是建立在w e bs e r v i c e s 技术的基础之上，通过s o a p 协议屏蔽网格环境 下的各种差异，达到互操作的目的。可见研究织女星网格系统软件中的资源组织 与定位工作对研究u d d i 协议的改进工作是有重要的借鉴意义的。 在该系统中提出了一种网格资源空间模型e v p 模型 3 3 ，如图2 1 所示， 它将整个网格资源空间分为三个层次：有效资源层( e ) 、虚拟资源层( v ) 和物理资 源层( p ) 。物理资源层表示实际物理环境中服务容器中的w e bs e r v i c e s 服务和网 格服务，这些服务用实际u r l 或u r i 表示。根据地域性划分或功能相关性将物 理层上的资源进行划分，形成多个虚拟组织( v i r t u a lo r g a n i z a t i o n ，v o ) ，每个虚 拟组织中存在若干的虚拟资源，其集合构成该v o 的虚拟资源空间。网格环境中， 每个应用中的所使用的若干有效资源的集合构成该应用的有效资源空间，有效资 源空间中的应用是最终用户的应用。这样的分层结构隐藏了计算资源的异构性、 动态性和分布性，提供了可靠的资源使用方式。用户不需要再考虑资源实际的物 理地址，也不必因为资源实际物理地址的变更所带来的麻烦，这些都由中间的资 源层屏蔽了。 有效层 虚拟层 物理层 n 一。，i + + - j - - ：1 - + 。1 o。 r 警；应用：l ，一一- 应用2 i应用3 ： 应用l 1 2 ：i 鬻警巨一聋刁= - _ 一! 醮幽刘猢i 一，：+ 。拳j 、o |、 。粥主要 蘸嚣寨璺蘩； 、，c 举j 茂 、l 2 i 、 k 。：、； ： ， 、一f ：二，廿一j 。卜、一、_ 开r 一，。二一。- 一卜- 一：。j j ， i 蠹：i 囊藜蘸惑= i 纛藿黛墓i 陵黎陵慧? i 蘑雾 攀蘑骥i 蠹麟攀曩黪雾誉露蠹 i 鬻j ：| 霪鬃装 ：“蟹务容器i 服务鸯器一i , f l 服务容黟一 ；i ? 。、； 图2 - 1v e g a 资源空间模型 第8 页 有效资源 超空间e 有序，好用) 虚拟资源 超空间v 有序，难用) 物理资源 超空间p 无序，难用) 中国科学技术大学硕士学位论文第二章开放网络环境中的服务查找 织女星网格实现了e v p 地址空间模型，并在有效资源层，利用基于网格路